3.1.3. Доменный процесс

. Условно процесс, протекающий в доменной печи, можно разделить на следующие этапы: восстановление железа из его оксидов; превращение железа в чугун и шлакообразование. Эти этапы процесса проходят в печи одновременно, переплетаясь друг с другом, но с разной интенсивностью, на разных уровнях печи.

Процесс получения чугуна заключается в следующем: шихтовые материалы (железная и марганцевая руды, топливо и флюсы) опускаются вниз, а навстречу им поднимаются газы. Они образуются при горении кокса. Горение начинается в области горна. Через фурменные отверстия раскалённый до температуры 1200º С воздух поступает в печь и на уровне фурм вступает в реакцию с углеродом кокса. При горении образуется углекислый газ и выделяется большое количество тепла:

П

СО₂ + С = 2СО.

В доменную печь вдувают также пар, который вступает в реакцию с коксом и окисляет его:

Н₂О + С =Н₂ + СО.

О

СаСО₃ = СаО + СО₂

В ажнейшим периодом доменного процесса является восстановление железа из его оксидов. Оно происходит постепенно по следующей схеме:

Одновременно идёт восстановление железа из оксидов за счёт твёрдого углерода по реакции

FeО + С = Fe + СО

Таким образом восстанавливается до 50% шихты. Твёрдый углерод (в виде сажи) откладывается в порах руды и науглероживает железо.

Наряду с процессами восстановления железа происходят реакции восстановления и других элементов шихты: кремния, марганца, фосфора. Марганец восстанавливается из марганцевой руды, специально вводимой в шихту.

В результате восстановления указанных элементов в доменной печи получается сложный сплав железа с углеродом, марганцем, серой и фосфором.

Пустая порода, зола, часть серы, кокса и примеси руды соединяются с флюсами, образуя шлак. Роль шлака в доменном процессе очень велика: от него в значительной степени зависит качество чугуна. Шлак является ценным продуктом доменной плавки. Он используется в строительстве жилых и промышленных зданий, для изготовления цемента, бетона, кирпича, для грунтовки дорог и даже как удобрение.

Основным показателем работы доменной печи является коэффициент использования её полезного объёма (КИПО). Для вычисления КИПО нужно полезный объём печи (м³) разделить на суточную выплавку (т). Этот показатель в среднем составляет (0,5…0,6) м³/т. Прогрессивная технология доменной плавки предусматривает уменьшение КИПО печи , а значит увеличение её производительности.